專(zhuān)利名稱(chēng)：一種固體氧化物燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電池電源技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種固體氧化物燃料 電池。
背景技術(shù)：
目前，平板式固體氧化物燃料電池，電池芯組由電池芯和連接器組裝 而成，其存在明顯的技術(shù)缺陷1、面積尺寸太?。缓穸瘸叽缣?。這是因
為氧化物陶瓷是燒結(jié)而成，而燒結(jié)工藝就不能燒制面積大、厚度薄的產(chǎn)品。
因?yàn)樗鼤?huì)使陶瓷變形和破碎。2、效率低。由于厚度大，造成電導(dǎo)率低，內(nèi) 阻大，損耗大。3、高溫運(yùn)行。由于厚度大，必須提高運(yùn)行溫度(800-1000°C) 以克服內(nèi)阻。這樣由于各層材料的溫度系數(shù)不一致，容易造成破碎和漏氣。 4、由于溫度高，連接器不能使用低成本的金屬材料，只能用導(dǎo)電陶瓷。造 成成本高，連接器阻抗大。效率進(jìn)一步降低。5、由于溫度高，連接器與電 池芯的溫度系數(shù)又不一致，造成連接不實(shí)，增大內(nèi)阻。嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成電池 組破碎。6、功率小。由于面積尺寸小，不能制造大功率的電源。7、連接 器與電池芯不是一個(gè)整體，需要用螺栓固定，中間部位由于離螺栓太遠(yuǎn)， 容易形成間隙，造成兩者之間接觸不良，增大內(nèi)阻，加大損耗。8、固定螺 栓緊力調(diào)整困難。緊力太小，漏氣、串氣。緊力太大，高溫時(shí)的膨脹會(huì)使 電池組破碎等。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供了一種固體氧化物燃 料電池。
本實(shí)用新型的目的是提供一種體積小、功率大、壽命長(zhǎng)、制造成本低 等特點(diǎn)的固體氧化物燃料電池本實(shí)用新型固體氧化物燃料電池所采取的技術(shù)方案是 一種固體氧化物燃料電池，電池芯由氧化物陶瓷芯和金屬連接器焊接
組裝而成，其特點(diǎn)是氧化物陶瓷芯雙面有金屬物，內(nèi)部由陽(yáng)極、電解質(zhì) 和陰極構(gòu)成。
本實(shí)用新型固體氧化物燃料電池還可以采用如下技術(shù)措施 所述的固體氧化物燃料電池，其特點(diǎn)是氧化物陶瓷芯雙面金屬物為 金屬網(wǎng)。
所述的固體氧化物燃料電池，其特點(diǎn)是電池芯為圓柱形或長(zhǎng)方體形
或圓盤(pán)形。
所述的固體氧化物燃料電池，其特點(diǎn)是電池芯再按正負(fù)極順序依次
焊接組裝成整體固體氧化物燃料電池。
本實(shí)用新型固體氧化物燃料電池的制造方法所采取的技術(shù)方案是 固體氧化物燃料電池的制造方法，電池芯由氧化物陶瓷芯和金屬連接
器焊接組裝在一起，其特點(diǎn)是電池芯的制備包括以下工藝過(guò)程-
1) 金屬物電鍍
在金屬物上電鍍陽(yáng)極金屬、電解質(zhì)金屬和陰極金屬；
2) 金屬物焊接
電鍍后，再焊接一層金屬物；
3) 微弧氧化制備氧化物陶瓷芯
利用微弧氧化方法，對(duì)陽(yáng)極金屬、電解質(zhì)金屬和陰極金屬進(jìn)行氧化，
制備氧化物陶瓷芯裸件；
4) 焊接組裝電池芯
氧化物陶瓷芯裸件焊接金屬連接器，制得電池芯；
5) 組裝電池電池芯再按正負(fù)極依次焊接組裝成固體氧化物燃料電池。 本實(shí)用新型設(shè)計(jì)從根本上保證了的燃料電池技術(shù)產(chǎn)品性能及生產(chǎn)工藝 的穩(wěn)定可靠-
1、 使用金屬網(wǎng)支撐，可以有效的減小陽(yáng)極的厚度，(1 -50微米,減
小內(nèi)阻)。而背景電池的陽(yáng)極是300 -500微米。同時(shí)為將來(lái)與連接器相接
創(chuàng)造了條件。
2、 利用成熟的電鍍技術(shù)可以任意調(diào)整未來(lái)陶瓷的厚度(陶瓷金屬可 以在l一500微米范圍內(nèi)選擇。
3、 使用先進(jìn)的金屬陶瓷化技術(shù)(微弧氧化)可以在常溫下把金屬轉(zhuǎn)化 為氧化物陶瓷。選擇不同的頻率、電流、占空比、正負(fù)電壓比、液體電解 質(zhì)種類(lèi)和濃度可隨意調(diào)整陶瓷的孔隙率和密實(shí)度。(陽(yáng)極和陰極要求較高 的孔隙率，電解質(zhì)要求較高的密實(shí)度。)
4、 利用可靠的超聲波摩擦焊技術(shù)可以把金屬網(wǎng)和氣道、金屬連接器可 靠地悍接在一起。形成帶連接器的整體電池芯。同時(shí)，將來(lái)可以把所有的 電池芯焊接成完整的電池組。
本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果
固體氧化物燃料電池由于采用了本實(shí)用新型技術(shù)方案，因而從工藝過(guò) 程、生產(chǎn)控制、產(chǎn)品機(jī)械性能、使用特性等方面具有了顯著的優(yōu)點(diǎn)和技術(shù) 效果
1、 成本低。只有現(xiàn)有固體氧化物燃料電池的1/100。
2、 壽命長(zhǎng)。使用壽命可達(dá)10-20年。
3、 效率高。每平方厘米2瓦以上。
4、 功率大?？梢灾瞥砂偃f(wàn)瓦級(jí)的電池組。
5、 體積小。是現(xiàn)有同功率固體氧化物燃料電池體積的1/5以下。6、 連接可靠。由于采用了摩擦焊接技術(shù)，使電池組之間得到可靠的 連接，減小了內(nèi)阻。
7、 克服膨脹系數(shù)不一致問(wèn)題。氧化物陶瓷與金屬連接器之間有一層 金屬網(wǎng)，相當(dāng)于在這兩個(gè)物體之間加了一層彈簧。徹底解決了膨脹系數(shù)不 一致問(wèn)題。


圖1為本實(shí)用新型平板式固體氧化物燃料電池的電池芯結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中，1-連接器，2-金屬網(wǎng)，3-陽(yáng)極，4-電解質(zhì)，5-陰極。
具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)
施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下 請(qǐng)參閱圖1。 實(shí)施例1
一種金屬網(wǎng)支撐的平板式固體氧化物燃料電池，包括面板、極柱、電 池芯組，電池芯組由電池芯和連接器1組裝而成，其電池芯雙面有不銹鋼
金屬網(wǎng)2，內(nèi)部由陽(yáng)極3、電解質(zhì)4和陰極5構(gòu)成。電池芯為長(zhǎng)方體形。 低成本的平板式固體氧化物燃料電池的制造方法，其電池芯組由電池
芯和連接器組裝在一起，該電池芯的制備包括以下工藝過(guò)程
1、 金屬網(wǎng)電鍍
在不銹鋼金屬網(wǎng)上依次分層電鍍陽(yáng)極金屬銅、鎳、鋯、銥、鈧，電解 質(zhì)金屬鋯、銥、鈧和陰極金屬鑭、錳。
2、 金屬網(wǎng)焊接
電鍍后，在另一側(cè)采用摩擦焊方法焊接不銹鋼金屬網(wǎng)；
3、 微弧氧化制備陶瓷電池芯利用微弧氧化方法，對(duì)陽(yáng)極金屬、電解質(zhì)金屬和陰極金屬進(jìn)行氧化， 制備陶瓷電池芯裸件。微弧氧化制備陶瓷電池芯時(shí)，以兩側(cè)的金屬網(wǎng)分別 作為正極，金屬網(wǎng)外側(cè)電極分別作為負(fù)極，在電解液中按時(shí)序交替對(duì)陽(yáng)極 金屬、電解質(zhì)金屬和陰極金屬加電氧化，制成氧化物陶瓷，得到電池芯裸件。
4、 焊接組裝電池芯
陶瓷電池芯裸件摩擦焊接金屬連接器，制得電池芯；
5、 組裝電池
電池芯再按正負(fù)極順序依次摩擦焊接，得到整體固體氧化物燃料電池。 本實(shí)用新型電池的具體實(shí)施方法
1、 電鍍陽(yáng)極金屬。銅、鎳、鋯、銥、鈧，厚度為10-150微米。
2、 電鍍電解質(zhì)金屬。清洗活化后繼續(xù)電鍍電解質(zhì)金屬銥、鋯、鈧，厚 度1-50微米。
3、 電鍍陰極金屬。清洗活化后繼續(xù)電鍍陰極金屬鑭、錳，厚度10-150 微米。
4、 金屬網(wǎng)焊接。清洗干燥后使用超聲波摩擦焊，在電鍍好的陰極面焊 接一層金屬網(wǎng)。雙面金屬網(wǎng)內(nèi)置陰極、陽(yáng)極、電解質(zhì)的五合一電池芯半成
P
5、 清洗、干燥、密封保存?zhèn)溆谩?br> 6、 微弧氧化金屬陶瓷化。雙面金屬網(wǎng)分別加裝電源的正極A和B;用 不銹鋼板或碳板作兩個(gè)負(fù)極Al和Bl。其中Al放置在加裝正極B的金屬 網(wǎng)外側(cè)；B1放置在加裝正極A的金屬網(wǎng)外側(cè)。放入氫氧化鈉溶液中按時(shí)序 交替加電3-60分鐘，使除金屬網(wǎng)外的全部金屬氧化成為陶瓷。負(fù)脈沖電壓
30-500伏；正脈沖電壓100-800伏；電流1-15安培/分米2;頻率100-5000赫茲。占空比20-60%;制備出五合一電池芯裸件。
7、焊接電池組。利用超聲波摩擦焊，按陽(yáng)極對(duì)陰極順序依次焊接電池 芯，使之成為電池組。
權(quán)利要求1. 一種固體氧化物燃料電池，電池芯由氧化物陶瓷芯和金屬連接器組裝而成，其特征是氧化物陶瓷芯雙面有金屬物，內(nèi)部由陽(yáng)極、電解質(zhì)和陰極構(gòu)成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體氧化物燃料電池，其特征是氧化物陶瓷芯 雙面金屬物為金屬網(wǎng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固體氧化物燃料電池，其特征是電池芯為 圓柱形或長(zhǎng)方體形或圓盤(pán)形。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固體氧化物燃料電池，其特征是電池芯 再按正負(fù)極順序依次焊接組裝成整體固體氧化物燃料電池。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種固體氧化物燃料電池，屬于電池電源技術(shù)領(lǐng)域。一種固體氧化物燃料電池，電池芯由氧化物陶瓷芯和金屬連接器組裝而成，其特點(diǎn)是氧化物陶瓷芯雙面有金屬物，內(nèi)部由陽(yáng)極、電解質(zhì)和陰極構(gòu)成，電池芯按正負(fù)極順序依次焊接組裝成固體氧化物燃料電池。本實(shí)用新型具有體積小、功率大、成本低、壽命長(zhǎng)、效率高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01M8/10GK201247794SQ20082014169
公開(kāi)日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2008年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月22日
發(fā)明者姜建國(guó), 焦貴生, 蔣文璽, 薛文斌, 韓秋立 申請(qǐng)人:姜建國(guó)